CN110720646B - 一种离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置及方法，该装置包括传送带、托盘模组、上料部件、开皮部件、去皮部件、承重架；传送带放置于承重架上；1个以上的托盘模组等间隔的固定在传送带上；上料部件、开皮部件、去皮部件依序固定于承重架上，采用离心的方式进行剥皮去肉，得到完整的三瓣状且基部相连的茶枝柑皮。本发明的装置结构简单，制作和使用成本较低，可以模拟人工三刀开皮工序，确保柑皮三瓣的完整性，剥皮去肉效率高，适应性强，全程自动化，无需人工操作。

Description

一种离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置及方法

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置及方法。

背景技术

陈皮具有理气健脾、调中、燥湿和化痰等功效，在中药材中尤为常见，一般分为“陈皮”和“广陈皮”。普通陈皮常剥为数瓣且基部相连，多数呈不规则片状，厚1～4mm。广陈皮则常3瓣相连且形状整齐，厚度均匀，一般约为1mm，同时具有点状油室较大、对光照视呈透明清晰、质较柔软等特点，其药理性高于普通陈皮。广陈皮由广东新会地区种植的茶枝柑皮所制，属陈皮中上等品，其价值随着时间的增加而不断增大，近年来对广陈皮的需求量也越来越大。但广陈皮的制作工艺须严格按照流程规范进行，对茶枝柑剥下的柑皮的完整性、三瓣形状要求高，其过程一般由人手进行操作。每年茶枝柑收成季节，采摘下的茶枝柑需要在规定时间内完成剥皮工作，否则会造成浪费。因此，在加工制作广陈皮前，需要雇佣大量的人力去进行剥皮操作，在人手缺乏的情况下，凸显出人工成本高、人工剥皮效率低下的特点。目前，应用于茶枝柑剥皮领域的机械装置，只能做到模拟人工划三刀的工序，即用机械装置把茶枝柑划出三道道口，再由人工用手剥掉皮，没有起到自动剥皮的效果。基于此，开发一种茶枝柑自动剥皮装置，利用机器代替人手完成剥皮工作，能有效释放多余的劳动力和降低劳动成本，提高剥皮工序的效率，加快剥皮时间进程，减少茶枝柑资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置及方法，能确保茶枝柑剥皮过程柑皮的完整性和三瓣状的特征，降低人工成本，缩短茶枝柑剥皮时间，提高茶枝柑剥皮效率。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置，包括传送带1、托盘模组2、上料部件3、开皮部件4、横梁5、去皮部件6、承重架7、柑皮收集箱8；传送带1放置于承重架7上；1个以上的托盘模组2等间隔的固定在传送带1上；上料部件3、开皮部件4、去皮部件6依序固定于承重架7上。

上料部件3、开皮部件4、去皮部件6这三者之间通过横梁5进行约束固定。

所述上料部件3包括上料部件支撑杆31、上料部件同步带滑台模组32、上料机械手33；上料部件支撑杆31固定在承重架7上，上料部件同步带滑台模组32固定在上料部件支撑杆31上，上料部件同步带滑台上固定有上料机械手33，机械手上安装有摄像头，上料部件同步带滑台模组32用于控制上料机械手33的上下移动。

所述上料机械手33为多自由度的机械手。

所述开皮部件4包括开皮部件支撑杆41、开皮部件同步带滑台模组42、开皮刀模组43；开皮部件支撑杆41固定在承重架7上，开皮部件同步带滑台模组42固定在开皮部件支撑杆41上，开皮部件同步带滑台上固定有开皮刀模组43，开皮部件同步带滑台模组42用于控制开皮刀模组43的上下移动。

所述去皮部件6包括去皮部件支撑杆61、去皮部件同步带滑台模组62、去皮刀模组63；去皮部件支撑杆61固定在承重架7上，去皮部件同步带滑台模组62固定在去皮部件支撑杆61上，去皮部件同步带滑台上固定有去皮刀模组63，去皮部件同步带滑台模组62用于控制去皮刀模组63的上下移动。

所述托盘模组2包括托盘21、轴套22、轴承23、托盘固定块24；托盘固定块24为固定基准，轴承23通过过渡配合固定在托盘固定块24上，轴套22与轴承23之间为过盈配合，托盘21与轴套22之间采用过盈配合相固定。

所述托盘21为漏斗形结构，中间有空心，其圆顶的弧度与茶枝柑果柄处的弧度相似，同时圆顶的四周表面有一层橡胶物。当上料机械手33把茶枝柑放置在托盘上时，茶枝柑的果柄会插入托盘的中间空心处，果柄四周表面与橡胶物接触，由于橡胶的摩擦系数较大，对茶枝柑皮有一定的附着力，使其在开皮与去皮过程中不容易打滑，起限位固定作用，同时还具有一定的缓冲作用，保护茶枝柑表皮不受损伤。

所述开皮刀模组43包括开皮刀模组连接板431、开皮刀模组连接轴432、三角刀433；开皮刀模组连接板431与开皮部件同步带滑台模组42连接固定，三角刀433通过开皮刀模组连接轴432连接在开皮刀模组连接板431上。

所述三角刀433呈箭头锥形结构，三刀片相连且相隔120°，每边与水平夹角为30°，刀片边缘为扁形状，头部突出带有顶尖。三角刀433的设计与控制，模拟了人工三刀法的工序。

所述去皮刀模组63包括小电机631、去皮刀模组连接板632、联轴器633、去皮刀模组连接轴634、去皮刀635；去皮刀模组连接板632与去皮部件同步带滑台模组62固定连接，小电机631固定在去皮刀模组连接板632上，小电机631的电机轴与联轴器633的一端相固定，联轴器633的另一端与去皮刀模组连接轴634相连接，去皮刀模组连接轴634与去皮刀635相连接。

所述去皮刀635的整体形状为圆锥形，夹角为30°～40°，以便在下降开皮的过程中把果肉撑开；去皮刀635的顶端为一个细小的圆弧形结构，以防止刀具下降到最底层时把果皮戳破。

传送带1的末端下方放置有柑皮收集箱8，用于收集柑皮。

一种离心式茶枝柑自动剥皮去肉的方法，是采用上述离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置，包括下述步骤：

(1)上料工序：上料部件同步带滑台模组32控制上料机械手33进行上下移动，上料机械手33上的摄像头通过视觉识别判断茶枝柑的果柄位置，并把茶枝柑放置方向为果柄朝下、底部朝上，放置在托盘模组2中的托盘21上；

(2)开皮工序：传送带1把装有茶枝柑的托盘模组2运输到开皮部件4的下方，通过控制开皮部件同步带滑台模组42使开皮刀模组43向下移动，在向下移动过程中，三角刀433的顶尖把茶枝柑戳破并顺延向茶枝柑的中心移动，使茶枝柑果肉中心留有开孔，刀片顺势切开茶枝柑皮，然后三刀片把茶枝柑平均分成三瓣，开皮刀模组43下降到一定程度后停止，切割的位置停留在茶枝柑底部向上的大约四分之一处，使茶枝柑皮呈三瓣状态且基部相连，随后开皮刀模组43向上移动，完成开皮工序，得到带有开口的茶枝柑；

(3)去皮工序：传送带1把装有带有开口的茶枝柑的托盘模组2传送到去皮部件6的下方，去皮部件同步带滑台模组62控制去皮刀模组63向下移动，由于茶枝柑已带开口，去皮刀635的圆弧形顶端向下移动时通过茶枝柑果肉中部空隙向托盘方向压紧，使得茶枝柑柄部皮被压紧在去皮刀635的圆弧形顶端和托盘之间；经过三角刀433切割处理后的茶枝柑果肉由于橘络关系依然与果皮相连，但并非完全被固定约束，且果肉本身含有大量水分质量较大，通过控制小电机631使去皮刀635加速旋转，托盘从动，被夹持的茶枝柑也随之旋转，当转速达到一定时(转速一般为5～180转/秒，由于茶枝柑按不同月份采摘，其品种不同，所需要的转速也不相同，可以按实际品种进行相应的转速调整)，果肉的离心力大于橘络约束力，即摆脱了果皮橘络对果肉约束，开始做离心运动，果肉被甩出后得到完整的三瓣状且基部相连的茶枝柑皮；

(4)收集工序：传送带1继续传送托盘模组2，到了末端时，放置在托盘模组2的茶枝柑皮自动掉进柑皮收集箱8中，完成茶枝柑自动剥皮的所有工序。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)本发明的装置，结构简单，制作和使用成本较低，可以模拟人工开三刀的工序，确保柑皮三瓣的完整性，全程自动化，无需人手操作。

(2)本发明采用离心去皮方法，去皮效率高，适应性强，能简单快捷完成去皮工作，同时离心运动能减少果汁对果皮的依附，防止果汁对果皮的酸化腐蚀。

附图说明

图1为离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置的结构示意图。

图2为托盘模组的结构示意图。

图3为上料部件的结构示意图。

图4为开皮部件的结构示意图。

图5为去皮部件的结构示意图。

图6为开皮刀模组的结构示意图。

图7为去皮刀模组的结构示意图。

其中，1、传送带；2、托盘模组；3、上料部件；4、开皮部件；5、横梁；6、去皮部件；7、承重架；8、柑皮收集箱；21、托盘；22、轴套；23、轴承；24、托盘固定架；31、上料部件支撑杆；32、上料部件同步带滑台模组；33、上料机械手；41、开皮部件支撑杆；42、开皮部件同步带滑台模组；43、开皮刀模组；61、去皮部件支撑杆；62、去皮部件同步带滑台模组；63、去皮刀模组；431、开皮刀模组连接板；432、开皮刀模组连接轴；433、三角刀；631、小电机；632、去皮刀模组连接板；633、联轴器；634、去皮刀模组连接轴；635、去皮刀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本发明的离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置，可用于制作广陈皮中所需的完整三瓣茶枝柑皮，如图1所示，包括传送带1、托盘模组2、上料部件3、开皮部件4、去皮部件6、承重架7；传送带1放置于承重架7上；多个托盘模组2等间隔的固定在传送带1上；上料部件3、开皮部件4、去皮部件6等间隔固定于承重架7上，三者之间通过横梁5进行约束固定。传送带1的末端下方放置有柑皮收集箱8，用于收集柑皮。

如图2所示，所述托盘模组2包括托盘21、轴套22、轴承23、托盘固定块24；托盘固定块24为固定基准，轴承23通过过渡配合固定在托盘固定块24上，轴套22与轴承23之间为过盈配合，托盘21与轴套22之间采用过盈配合相固定。所述托盘21为漏斗形结构，中间有空心，其圆顶的弧度与茶枝柑果柄处的弧度相似，同时圆顶的四周表面有一层橡胶物。当上料机械手33把茶枝柑放置在托盘上时，茶枝柑的果柄会插入托盘的中间空心处，果柄四周表面与橡胶物接触，由于橡胶的摩擦系数较大，对茶枝柑皮有一定的附着力，使其在开皮与去皮过程中不容易打滑，起限位固定作用，同时还具有一定的缓冲作用，保护茶枝柑表皮不受损伤。

如图3所示，所述上料部件3包括上料部件支撑杆31、上料部件同步带滑台模组32、上料机械手33；上料部件支撑杆31固定在承重架7上，上料部件同步带滑台模组32固定在上料部件支撑杆31上，上料部件同步带滑台上固定有上料机械手33，上料部件同步带滑台模组32用于控制上料机械手33的上下移动，所述上料机械手33为多自由度的机械手，机械手上安装有摄像头。

如图4所示，所述开皮部件4包括开皮部件支撑杆41、开皮部件同步带滑台模组42、开皮刀模组43；开皮部件支撑杆41固定在承重架7上，开皮部件同步带滑台模组42固定在开皮部件支撑杆41上，开皮部件同步带滑台上固定有开皮刀模组43，开皮部件同步带滑台模组42用于控制开皮刀模组43的上下移动。如图6所示，所述开皮刀模组43包括开皮刀模组连接板431、开皮刀模组连接轴432、三角刀433；开皮刀模组连接板431与开皮部件同步带滑台模组42连接固定，三角刀433通过开皮刀模组连接轴432连接在开皮刀模组连接板431上。所述三角刀433呈箭头锥形结构，三刀片相连且相隔120°，每边与水平夹角为30°，刀片边缘为扁形状，头部突出带有顶尖。三角刀433的设计与控制，模拟了人工三刀法的工序。

如图5所示，所述去皮部件6包括去皮部件支撑杆61、去皮部件同步带滑台模组62、去皮刀模组63；去皮部件支撑杆61固定在承重架7上，去皮部件同步带滑台模组62固定在去皮部件支撑杆61上，去皮部件同步带滑台上固定有去皮刀模组63，去皮部件同步带滑台模组62用于控制去皮刀模组63的上下移动。如图7所示，所述去皮刀模组63包括小电机631、去皮刀模组连接板632、联轴器633、去皮刀模组连接轴634、去皮刀635；去皮刀模组连接板632与去皮部件同步带滑台模组62固定连接，小电机631固定在去皮刀模组连接板632上，小电机631的电机轴与联轴器633的一端相固定，联轴器633的另一端与去皮刀模组连接轴634相连接，去皮刀模组连接轴634与去皮刀635相连接。所述去皮刀635的整体形状为圆锥形，夹角为30°～40°，以便在下降开皮的过程中把果肉撑开；去皮刀635的顶端为一个细小的圆弧形结构，以防止刀具下降到最底层时把果皮戳破。

离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置在使用时，呈流水线生产作业，多个托盘模组2同等间隔固定在传送带1上，循环传送。当托盘模组2到达上料部件支撑杆31的位置时，上料机械手33抓取茶枝柑放到托盘模组2上，并通过识别把茶枝柑的底部朝上，带果柄部分朝下，放置在托盘21上，托盘21为仿形结构，符合茶枝柑果柄处的形态特性，使茶枝柑得以固定。当托盘模组2到达开皮部件支撑杆41位置时，开皮刀模组43工作，模拟人工三刀法把茶枝柑皮分切成三部分，由于三角刀433设计的特殊性，切割的位置停留在茶枝柑底部向上的大约四分之一处，使茶枝柑皮呈三瓣状态且基部相连，保持柑皮的完整性。当托盘模组2到达去皮部件支撑杆61位置时，去皮刀模组63下降，去皮刀635插入已开口的茶枝柑中，由于去皮刀635的整体形状为圆锥形，顶端为一个细小的圆弧形结构，下降的过程中把茶枝柑果肉撑开并用底部把柑皮固定夹紧，随后高速旋转，由于托盘模组2中的托盘21是没有被固定住，通过轴套22与轴承23相连，可进行旋转运动，所以被切开的茶枝柑也随之转动，根据成熟的茶枝柑易剥性且水分较多，通过离心力的作用，柑皮和果肉会随之呈瓣状展开，果肉与果皮也会由于离心力而进行分离，果肉被甩开，得到完整的三瓣茶枝柑皮；托盘模组2随传送带1循环，柑皮自动掉入柑皮收集箱8，整个茶枝柑自动剥皮的过程结束。

实施例2

离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置的整条流水线可成对称增加，由原来的三工位变成六工位，对称排列的多个托盘模组2同等间距固定在传送带1，接着上料机械手33把茶枝柑放在托盘模组2，再由对称的两个开皮刀模组43和去皮刀模组63分别进行模拟人工三刀法工序以及离心去皮工序，柑皮随着托盘模组2在传送带1上的循环，自动掉进柑皮收集箱8中，得到完整的三瓣茶枝柑皮，整个茶枝柑自动剥皮工作效率可变为原来的两倍，缩短了茶枝柑剥皮工作过程时间，有效应对大批量制作广陈皮所需的茶枝柑皮。

Claims (6)

1.一种离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置，其特征在于：包括传送带、托盘模组、上料部件、开皮部件、去皮部件、承重架；传送带放置于承重架上；1个以上的托盘模组等间隔的固定在传送带上；上料部件、开皮部件、去皮部件依序固定于承重架上；

所述上料部件包括上料部件支撑杆、上料部件同步带滑台模组、上料机械手；上料部件支撑杆固定在承重架上，上料部件同步带滑台模组固定在上料部件支撑杆上，上料部件同步带滑台上固定有上料机械手，机械手上安装有摄像头，上料部件同步带滑台模组用于控制上料机械手的上下移动；

所述开皮部件包括开皮部件支撑杆、开皮部件同步带滑台模组、开皮刀模组；开皮部件支撑杆固定在承重架上，开皮部件同步带滑台模组固定在开皮部件支撑杆上，开皮部件同步带滑台上固定有开皮刀模组，开皮部件同步带滑台模组用于控制开皮刀模组的上下移动；

所述去皮部件包括去皮部件支撑杆、去皮部件同步带滑台模组、去皮刀模组；去皮部件支撑杆固定在承重架上，去皮部件同步带滑台模组固定在去皮部件支撑杆上，去皮部件同步带滑台上固定有去皮刀模组，去皮部件同步带滑台模组用于控制去皮刀模组的上下移动；所述去皮刀模组包括小电机、去皮刀模组连接板、联轴器、去皮刀模组连接轴、去皮刀；去皮刀模组连接板与去皮部件同步带滑台模组固定连接，小电机固定在去皮刀模组连接板上，小电机的电机轴与联轴器的一端相固定，联轴器的另一端与去皮刀模组连接轴相连接，去皮刀模组连接轴与去皮刀相连接。

2.根据权利要求1所述的离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置，其特征在于：所述托盘模组包括托盘、轴套、轴承、托盘固定块；托盘固定块为固定基准，轴承通过过渡配合固定在托盘固定块上，轴套与轴承之间为过盈配合，托盘与轴套之间采用过盈配合相固定；所述托盘为漏斗形结构，中间有空心，其圆顶的弧度与茶枝柑果柄处的弧度相似，同时圆顶的四周表面有一层橡胶物。

3.根据权利要求1所述的离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置，其特征在于：所述开皮刀模组包括开皮刀模组连接板、开皮刀模组连接轴、三角刀；开皮刀模组连接板与开皮部件同步带滑台模组连接固定，三角刀通过开皮刀模组连接轴连接在开皮刀模组连接板上。

4.根据权利要求3所述的离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置，其特征在于：所述三角刀呈箭头锥形结构，三刀片相连且相隔120°，每边与水平夹角为30°，刀片边缘为扁形状，头部突出带有顶尖。

5.根据权利要求1所述的离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置，其特征在于：所述去皮刀的整体形状为圆锥形，夹角为30°～40°；去皮刀的顶端为一个细小的圆弧形结构。

6.一种离心式茶枝柑自动剥皮去肉的方法，其特征在于：采用权利要求1～5中任一项所述的离心式茶枝柑自动剥皮去肉装置，包括下述步骤：

（1）上料工序：上料部件同步带滑台模组控制上料机械手进行上下移动，上料机械手上的摄像头通过视觉识别判断茶枝柑的果柄位置，并把茶枝柑放置方向为果柄朝下、底部朝上，放置在托盘模组中的托盘上；

（2）开皮工序：传送带把装有茶枝柑的托盘模组运输到开皮部件的下方，通过控制开皮部件同步带滑台模组使开皮刀模组向下移动，在向下移动过程中，三角刀的顶尖把茶枝柑戳破并顺延向茶枝柑的中心移动，使茶枝柑果肉中心留有开孔，刀片顺势切开茶枝柑皮，然后三刀片把茶枝柑平均分成三瓣，开皮刀模组下降到一定程度后停止，切割的位置停留在茶枝柑底部向上的大约四分之一处，使茶枝柑皮呈三瓣状态且基部相连，随后开皮刀模组向上移动，完成开皮工序，得到带有开口的茶枝柑；

（3）去皮工序：传送带把装有带有开口的茶枝柑的托盘模组传送到去皮部件的下方，去皮部件同步带滑台模组控制去皮刀模组向下移动，由于茶枝柑已带开口，去皮刀的圆弧形顶端向下移动时通过茶枝柑果肉中部空隙向托盘方向压紧，使得茶枝柑柄部皮被压紧在去皮刀的圆弧形顶端和托盘之间；经过三角刀切割处理后的茶枝柑果肉由于橘络关系依然与果皮相连，但并非完全被固定约束，且果肉本身含有大量水分质量较大，通过控制小电机使去皮刀加速旋转，托盘从动，被夹持的茶枝柑也随之旋转，当转速达到一定时，果肉的离心力大于橘络约束力，即摆脱了果皮橘络对果肉约束，开始做离心运动，果肉被甩出后得到完整的三瓣状且基部相连的茶枝柑皮；

（4）收集工序：传送带继续传送托盘模组，到了末端时，放置在托盘模组的茶枝柑皮自动掉进柑皮收集箱中，完成茶枝柑自动剥皮的所有工序。